前言
機械動力學課程在清華大學的開設(shè)已有20多年歷史。
近幾年，楊義勇在中國地質(zhì)大學（北京）也開設(shè)了機械系統(tǒng)動力學這一學位課程。上述課程所使用的教材均以
唐錫寬、金德聞編寫的《機械動力學》（高等教育出版社19
84年出版）為基礎(chǔ)，加上多種補充教材和講義。在多年的教學過程中，隨著對課程地位、學生學習的目的和課程體系的不斷探索，金德聞先后編寫了《高速轉(zhuǎn)子的振動與平衡》、《機械動力學設(shè)計》等補充教材和研究生學位課程講義《現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法》中的“機械動力學”部分，金德聞、唐錫寬還配套編寫了《機械動力學習題、作業(yè)實驗匯編》； 楊義勇則編寫了《機械系統(tǒng)動力學》講義。作者在對上述教材和講義進行體系變更、內(nèi)容更新、擴充和改寫的基礎(chǔ)上，寫成了這本新的《機械系統(tǒng)動力學》。
機械動力學是應(yīng)用力學基本理論解決機械系統(tǒng)中的動力學問題的一門學科，其核心問題是建立機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)與其內(nèi)部參數(shù)、外界條件之間的關(guān)系，從而找到解決問題的途徑。該學科是機械性能設(shè)計的重要部分，在高速機械和精密機械中，機械動力學性能的分析與設(shè)計中是不可缺少的，有時甚至是至關(guān)重要的。機械動力學課程教學的目的就是使學生了解機械系統(tǒng)中動力學問題的類型和掌握應(yīng)用力學的基礎(chǔ)知識解決這些問題的基本方法和途徑。機械系統(tǒng)千變?nèi)f化，但它們存在的動力學問題有一定規(guī)律性，解決這些問題的方法也有共性。
本書對機械動力學的內(nèi)容和體系的安排有以下特點：
（1） 按照系統(tǒng)的組成和運行條件將機械系統(tǒng)分為剛性系統(tǒng)和考慮構(gòu)件彈性的系統(tǒng)兩大部分，以便根據(jù)它們不同的性質(zhì)分別講述處理動力學問題的方法。
（2） 全書在介紹解決動力學問題的方法中，以解決問題的過程為線索，從機械系統(tǒng)力學模型的建立到動力學方程的建立、求解和分析，再回到這些結(jié)果的運用來講述。由此形成了不同機械系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)系，這將有助于學生在了解各種機械系統(tǒng)處理方法的同時也掌握它們之間的共同規(guī)律。
（3） 在處理剛性機械系統(tǒng)動力學問題中，運用“類速度”和引入“偏類速度”機構(gòu)學的概念來獲取動力學方程，這不僅應(yīng)用方便，而且形成了機構(gòu)運動學問題和動力學問題之間的有機聯(lián)系。
此外，增加了對凱恩方程的介紹和應(yīng)用，并指出凱恩方法中的“偏速率”與機構(gòu)學中“偏類速度”的一致性，可作為機構(gòu)學與一般力學方法之間的銜接點。
（4） 在含彈性構(gòu)件的機械系統(tǒng)中，由于存在不同的機構(gòu)，包括定軸傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等，這些機構(gòu)的處理方法有所不同，因此根據(jù)機構(gòu)的特點把機構(gòu)學的分析方法與動力學的一般原理相結(jié)合，
分別講述這些機構(gòu)的動力學問題。
（5） 在介紹含間隙運動副的機械系統(tǒng)動力學中，按照連續(xù)接觸和非連續(xù)接觸的模型的分類給出了不同的處理方法。此外，增加了間隙對機械動力學性能影響的實例分析，以便學生對間隙副問題有更為實際的理解。
（6） 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，使用計算機建立機械系統(tǒng)的力學模型，并用數(shù)值仿真的方法預測系統(tǒng)的真實運動和動力學特性是動力學設(shè)計和研究的重要手段。本書專門安排一章介紹有關(guān)的軟件系統(tǒng)，并將近年來科研工作中的成果作為應(yīng)用實例給出，以便于學生了解應(yīng)用這些軟件可以解決的問題。
本書內(nèi)容共有9章。第1章的緒論介紹了機械系統(tǒng)中常見的動力學問題，從學科核心問題上區(qū)分機械動力學問題的類型和解決動力學問題的一般過程。這一章是學習后面內(nèi)容的基礎(chǔ)。第2章、第3章講述剛性機械系統(tǒng)的動力學分析與設(shè)計，其中第2章按照系統(tǒng)的自由度，即單自由度和多自由度的系統(tǒng)，分別介紹它們對應(yīng)的機構(gòu)動力學模型的建立方法、求解及應(yīng)用。機構(gòu)慣性力平衡問題是機械動力學設(shè)計的重要的基本問題，也有系統(tǒng)的解決方法，因此第3章專門講述了機構(gòu)慣性力平衡的原理與方法。第4章和第5章論述含彈性構(gòu)件的機械系統(tǒng)的動力學。根據(jù)不同機構(gòu)不同的問題和不同的處理方法，第4章分別介紹了傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)的動力學問題； 第5章則又回到含彈性構(gòu)件機械中一個極其重要的問題——含彈性轉(zhuǎn)子的機械的動平衡問題，它既屬于動力學設(shè)計問題，也是機械運行中的問題。雖然轉(zhuǎn)子動力學已形成一門專門學科，但因其在機械動力學中的重要性，本書仍然介紹了轉(zhuǎn)子動力學的基本內(nèi)容，這可以為進一步學習打下基礎(chǔ)。第6章是含間隙副機械的動力學。運動副中的間隙是影響機械運行性能的重要因素，對運動的精度和穩(wěn)定性都有重要影響。本章以間隙模型的類型為線索，介紹不同接觸狀態(tài)下的模型建立方法，并通過實例使學生具體了解間隙副對機械性能的影響。第7章是含變質(zhì)量構(gòu)件的機械系統(tǒng)動力學，敘述了平面機構(gòu)力矩形式和能量形式的動力學方程，對火箭動力學等問題也有初步介紹，這對從事航天工程研究的讀者有一定意義。第8章是機械動力學數(shù)值仿真算法基礎(chǔ)，該章介紹了數(shù)值仿真的數(shù)學基礎(chǔ)。第9章為機械動力學仿真軟件與實例，介紹了用ADAMS軟件的建模與仿真計算、Pro/E 動態(tài)仿真與工程分析，并給出了仿真實例。
　本書后面附有練習題，有些題目工作量較大，可作為從建模到計算，再對計算結(jié)果進行討論的小型課題。如果能與相關(guān)的實驗設(shè)備相結(jié)合，則可以形成從建模、計算到實驗驗證的大型課題，使學生對解決動力學問題的過程有較完整的了解。
　學習這門課程需要的先修課程是高等數(shù)學、理論力學、機構(gòu)學和計算方法，此外還需要具備分析力學和振動理論基礎(chǔ)知識。為了便于學生學習，本書在用到上述課程的基礎(chǔ)理論時，給出了所用到的結(jié)論或公式。需要了解它們的來源時，可參閱其他相關(guān)書籍。
本書第1、2章由清華大學金德聞和中國地質(zhì)大學（北京）楊義勇撰寫，第3~6章由金德聞編寫，第7、8章由楊義勇編寫，第9章由楊義勇、金德聞撰寫。上海交通大學鄒慧君教授對編寫本書提出了諸多寶貴意見，中國地質(zhì)大學（北京）的王成彪教授、呂建國教授也對本書的編寫給予了熱情支持，清華大學張濟川教授對本書所述的機械系統(tǒng)動力學實驗的完成也作出了重要貢獻； 此外，
第6章和第8、9章中的動力學分析實例是由清華大學博士生賈曉紅和H.O.Dimo分別完成的，在此謹向上述各位學者和研究生一并表示感謝。
由于作者的水平有限，編寫過程有些倉促，書中可能難免會有一些錯訛，敬請各位讀者給予批評指正。
作者
2009年4月于北京